水温测控电路的设计与制作

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1、毕业设计(论文)2011－2012学年度信息工程　系　电子信息工程技术　专业班级09电信（1）学号　　　　　　　　课题名称　水温测控电路的设计与制作　　　　　　　　学生姓名　　　　　　　　　指导教师　　　　　　　　　2011年月日14水温测控电路的设计与制作【摘要】本次主要采用电压比较器对继电器的控制实行对水温的控制。主要运用了模拟电子技术基础中的比例放大器，电压比较器，继电器的相关知识。本文制作了一个水温控制电路，该电路采用LM35温度传感器﹑LM324四运放集成电路、9013三极管、稳压管等

2、器件，达到了在一定温度范围精确可调控温的目的。本次设采用LM324四运放集成电路作核心元件，它所组成的温度控制器将温度传感器采集的温度信号准确处理后向继电器发出通断指令，从而控制加热装置的开关；温度传感器采用了LM35高精度温度传感器，它可将温度精确转化成输出电压；而通过调节电位器可控制设置温度，最后通过电压表显示输出。【关键字】LM35温度传感器继电器LM324四运放集成电路。正文一、设计方案选择方案一：本电路有温度传感器，控制温度设置、数字电压表（显示）和放大器等部件组成。温度传感器的作用是

3、把温度信号转换成电流信号或电压信号。信号经放大器放大和刻度定标后由数字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行比较，由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构（如继电器）工作，实现温度的自动控制。1.1方框图图1-114方案二：采用单片机AT89C51设计了温度实时测量及控制系统。单片机AT89C51能够根据温度传感器LM35所采集的温度在液晶屏上实时显示，通过控制从而把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均通过液晶显示器LED显示出来。2.1方框图图1-2最终方案选择：

4、考虑到本次设计说要求的温度范围宽，而且要与水直接接触，抗腐蚀要求强，精度非常高。综上所述，选择方案一来完成毕业设计。14一、水温测控电路的单元电路1.信号采集模块本设计选用LM35温度传感器连转化温度。LM35的输出电压与摄氏温度呈线性关系，转换公式为：℃T℃在0℃时输出为0V，每升高1℃输出电压增加10mV,LM35的外观如图所示图2-1信号采集常温下LM35不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。此设计采用单电源供电，在25℃下的静默电流约50，非常省电，并且无散热问题，精度非常高。

5、并且输入电压宽，从4V到30V都可以。所以选择LM35很合适。142.放大器模块放大器和比较器均要用到运算放大器，这里采用LM324集成运放。LM324是4个运算放大器的集成器件，这个设计中选择其中的两个使用。LM324的接线图如图2-2：下面说明放大器的原理：此设计用正相比例放大器，使输出时正电压，考虑到控制的温度是室温到80℃，所以取放大器的放大倍数为10倍（即温度缩小10倍）比较合适。如图2-2所示。图2-2比例放大143.比较器模块该部分由电压比较器组成，电路结构如图所示.该部分功能是达

6、成设置控制电压的目的，Uref为控制温度所对应的电压，通过该部控制电压来改变控制温度的设定。图中比较器的迟滞电阻Rw的作用是改善比较器的迟滞特性，决定控制温度的精度。当Up低于Uref时该比较器的输出电压为正值；反之输出为负值。图2-3比较器4.继电器模块继电器是可以高温控制低温的器件，其内部构造及工作原理如图2-4-1：14图2-4-1当低压电源端开关接通后电磁铁由于电流产生磁性，吸住磁铁使高压电源的开关接通，实现了低压控制高压。下面要解决的问题就是怎样在电路中实现低压电源端的开关自动打开和闭

7、合。考虑到比较器的输出电压为正或负的12V，就可想到二极管的单向导电性。因此可以用二极管来代替自动开关的作用。使用发光二极管能够看到电路的通断。继电器模块的电路图如图2-4-2图2-4-2继电器驱动电路图中Port端接比较器模块的输出电压作为此电路的输入电压，当输入电压为+12V时，发光二极管导通，当输入电压为14时，发光二极管截止。接入三极管的目的是放大电流信号，使继电器能正常工作。由于发光二极管的导通电流与三极管的基极电流不匹配（发光二极管的导通电流大一些），故需要在发光二极管的负极接一个电

8、阻，与基极电阻并联，这样流入基极的电流就变小，使三极管能正常工作。一般取R=10K，实际的发光二极管正向导通时有2V的压降，所以发光二极管正向导通时负极的电位约为10V，流过的电流约为6mA。三极管的基极电流为量级，所以与基极并联电阻R=2K即可。继电器选取的是额定电压为12V的常开型型号。即在无电流通过继电器时，继电器高压端开关打开，加热电路不工作，当有一定的电流通过时，继电器产生磁性使高压端开关闭合。普通二极管的作用是保护继电器不因电流反流时烧坏。5.加热模块加热电阻是很简单的加热器串联电路